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1、 电子技术综合训练设计报告项目名称：多功能数字钟设计与制作班 级 ： 自动化2班学 号 ： 13220217姓 名 ： 郭琦指导教师：李晓英I 摘要这次课程设计我的题目是多功能电子钟的设计与制作，为了实现电子钟的功能我们选用了石英晶体振荡器、24进制计时器、60进制计数器、显示器、译码器、TTL门电路组成的校时电路。实现了秒脉冲发生电路；电子钟的时、分、秒显示与进位；校时电路。选用74LS160计时，CD4511译码，LED数码显示管显示，74LS00、74LS08、74LS32、74LS04实现校时，晶振发生2HZ脉冲。关键字：数字钟 显示 校时 译码 II目录摘要II第一章 设计任务和要求
2、1 1.1设计任务1 1.2设计要求1第二章 系统设计2 2.1系统设计方案2 2.2系统构思及其工作原理2第三章 元器件的选择3 3.1 CD4511显示译码器3 3.2晶体振荡器6 3.3 74LS160十进制计数器8 3.4 74HC04六反相器9 3.5 74LS20P 2-4输入与非门10 3.6 74HC08 4-2输入与门12 3.7 74HC00 4-2与非门13第四章 单元电路设计15 4.1“时”、“分”、“秒”发生电路15 4.2“分”、“秒”之间显示“：”电路18 4.3译码、显示、计数电路19 4.4 手动校时电路20 4.5 整点报时电路21第五章 稳压电源的设计2
3、2 5.1设计所需器材和工具22 5.2设计内容及步骤22第六章 电路的安装、调试与测试25 6.1电路的安装、调试与测试25 6.2调试过程中出现问题级解决方法 25第七章 总结与心得体会27 7.1 数字钟在生活中的应用27 总结31参考文献32附录33IV第一章 设计任务和要求1.1设计任务 设计一个多功能电子钟1.2设计基本要求 （1）数字形式显示时 、分 、秒，在分和秒之间显示“：”，并按1次/秒的速度闪烁； （2）以24小时为一个计时周期；（3）有校时功能，能够在任何时刻对电子钟进行方便的校正；（4）整点时刻通过扬声器给出提示（发挥部分）；（5）按照以上技术要求设计电路，使其具备所
4、要求的逻辑功能。对设计的电路用Multisim进行必要的仿真、计算参数、安装 、调试电路、绘制电路图；第二章 系统设计2.1系统设计方案拿到课题后，我们首先将数字电子技术中有关本次设计的内容复习了一遍，比如七段译码显示器、计数器、振荡器等等。然后根据设计要求，我去图书馆查阅了相关的资料，对整体框架做了一个初步的了解。做完准备工作后就正式开始设计、仿真及绘图。先将秒、分和时分别设计出来，再进行整体排版、连接。2.2系统构思及其工作原理这次设计让我熟练掌握了课本上的一些理论知识。我选用的是74LS160十进制脉冲计数器、4511BD译码器及一些必要的与门、或门、非门等器件，我使用的振荡器是由555
5、定时器与RC组成的，用来得到1Hz脉冲。数字钟计时周期是24小时，因此必须设置24小时计数器，我用74LS160十进制脉冲计数器、4511BD译码器和振荡器作为时计数器、分计数器、秒计数器发生电路的元器件，同时由七段数码管显示。为使数字钟走时与标准时间一致，校时电路是必不可少的 ，设计中采用开关控制校时直接用秒脉冲先后对“时”“分”“秒”计数器进行校时操作。 第三章 元器件的选择3.1 CD4511显示译码器 （1）CD4511是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码七段码译码器，特点如下： 具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流
6、。可直接驱动LED显示器。 CD4511引脚图： 图31CD4511引脚图其功能介绍如下： BI：4脚是消隐输入控制端，当BI=0 时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。 LT：3脚是测试输入端，当BI=1，LT=0 时，译码输出全为1，不管输入DCBA状态如何，七段均发亮，显示“8”。它主要用来检测数码管是否损坏。 LE：锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。 LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。 A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。 a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平1有效。CD4511
7、的内部有上拉电阻，在输入端与数码管笔段端接上限流电阻就可工作。CD4511具有锁存、译码、消隐功能，通常以反相器作输出级，通常用以驱动LED。其引脚图如3-2所示。 各引脚的名称：其中7、1、2、6分别表示A、B、C、D；5、4、3分别表示LE、BI、LT；13、12、11、10、9、15、14分别表示 a、b、c、d、e、f、g。左边的引脚表示输入，右边表示输出，还有两个引脚8、16分别表示的是VDD、VSS。（2）CD4511的工作原理译码器的锁存电路由传输门和反相器组成,传输门的导通或截止由控制端LE的电平状态。当LE为“0”电平导通，TG2截止；当LE为“1”电平时，TG1截止，TG2
8、导通，此时有锁存作用。（3） 译码CD4511译码用两级或非门担任，为了简化线路，先用二输入端与非门对输入数据B、C进行组合，得出、四项，然后将输入的数据A、D一起用或非门译码。（4）消隐 BI为消隐功能端，该端施加某一电平后，迫使B端输出为低电平，字形消隐。消隐控制电路如图3-4所示。消隐输出J的电平为J=（C+B）D+BI如不考虑消隐BI项，便得J=（B+C）D据上式，当输入BCD代码从1010-1111时，J端都为“1”电平，从而使显示器中的字形消隐。8421 BCD 码对应的显示见下图： 图33 LED显示图 图34消隐控制电路图输 入输 出 LE BI LI D C B A a b
9、cde f g显示 X X 0 X X X X 1 1 111 1 1 8 X 0 1 X X X X 0 0 000 0 0消隐 0 1 1 0 0 0 0 1 1 111 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 100 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 011 0 1 2 0 1 1 0 0 1 1 1 1 110 0 1 3 0 1 1 0 1 0 0 0 1 100 1 1 4 0 1 1 0 1 0 1 1 0 110 1 1 5 0 1 1 0 1 1 0 0 0 111 1 1 6 011011 1 1 1 100 0 0 7 011100 0 1 1 11
10、1 1 1 8 011100 1 1 1 100 1 1 9 011101 0 0 0 000 0 0消隐 011101 1 0 0 000 0 0消隐 011110 0 0 0 000 0 0消隐 011110 1 0 0 0 0 0 0 0消隐 011111 0 0 0 0 0 0 0 0消隐 011111 1 0 0 0 0 0 0 0消隐111XXX X锁 存锁存表3-5 CD 4511的真值表3.2 石英振动器简称 晶振，它是利用具有电压效应的石英晶体片制成的。这种石英晶体薄片受到外加交变电场的作用会产生机械振动，当交变电场的频率与石英晶体的固有频率相同时，振动便变得很强烈，这就是晶体谐振特性的反应。利用这种特性，就可以用石英谐振取代LC（线圈和电容）谐振回路、滤波器等。由于石英谐振器
